居住區公共空間風環境研究范文

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《江蘇建筑雜志》2014年第三期

1研究方法

風洞試驗以及CFD模擬是目前國內外主要運用與研究風環境的兩種方法[3][8][10][14]。風洞試驗主要通過在風洞中安置飛行器或其他物體模擬，研究氣體流動及其與模型的相互作用，以了解實際飛行器或其他物體的空氣動力學特性的一種空氣動力實驗方法。在建筑風環境研究領域已有相對完善的標準證實其是一種切實可行的研究方法并可獲得較理想的試驗結果。但是風洞試驗也存在較為明顯的局限性。一方面，風洞試驗只能得出風場中點狀位置而非連續性模擬結果，另一方面，風洞試驗需要投入不菲的經費，占用試驗場地，動用大量人力物力，試驗周期也較長。CFD模擬技術是ComputationalFluidDynamics（計算流體動力學）的簡稱，主要是運用計算機技術，通過相關軟件，模擬仿真實際的流體流動情況。這種方法出現較風洞試驗晚，在初期的運用受到計算機處理能力影響而有明顯的局限性，但隨著近年計算機技術的發展，CFD模擬技術得到大幅度提高。CFD模擬技術與風洞試驗相較，一方面可以提供連續的矢量數據結果，另一方面操作起來省時省力，較少受到場地等外界因素制約，因此目前在風環境研究領域得到大規模的推廣和應用。

2南通市居住區風環境模擬與分析

2.1用地選擇如圖1-圖3所示本研究選取了3個不同類型的居住區公共空間作為研究對象，分別為以高層住宅為主的新型居住小區、以多層住宅為主的老舊小區、以及低層為主的城中村，基本涵蓋了目前南通住區模式的主要類型。其中以高層為主的新型居住小區則是近10年大量出現的居住模式；多層住宅小區是從20世紀起到目前為止都較為主要的一種居住模式；而城中村則是城市化的進程中仍然保留原來落后農村面貌及生活管理方式的居住模式，在大部分原住民遷出以后，目前主要是城市外來務工人員的居住地。

2.2CFD模擬本研究中所有CFD模擬的相關設定均遵照日本建筑研究（ArchitecturalInstituteofJapan)所所提供的CFD模擬操作規范(AIJGuideline)[1]，并總結如表1所示。本研究中所選湍流模型為shear-stresstransport(SST)κ-ωmodel。該模型實質上有一個標準κ-εmodel（負責計算壁面外區域流場）和一個標準κ-ωmodel（負責模擬近壁面區域的流場）。SSTκ-ωmodel的準確性多年來被廣泛論證，也被用于實踐[11]。關于邊界條件的設置，首先本研究中入流風向為南向，其次由于所選區域的地理位置相近，南通地區又基本為平原地區，所有3個區域在參考高度（200m)的入流風速均設置為10m/s。最后，表面粗糙度則根據城市密度不同分別為類型一：0.3，類型二：0.2，及類型三0.1。

3計算模擬結果及分析

3個居住區類型的風環境模擬結果如圖4-圖6所示。圖中風速等高線圖均取自距離地面2m高處（人行高度）。通過上述CFD模擬結果，縱觀3種居住模式的模擬結果，首先可以看出以傳統低層建筑為主的城中村，一方面區域內的風速相較于以高層建筑為主的新型居住小區以及以多層為主的居住小區要高，自身具有相對較好的風環境，另一方面對下風向區域的影響也較小。高密度和中密度的2個居住類型，自身具有較差的風環境質量，對下風向區域的影響也不容忽視。這在一定程度上也切實反應出城市化的推進確實造成了居住區局部微氣候包括風環境的惡化。而居住類型一的高層住區則要比類型二的多層住區要好。其次，無論是高層為主的新型小區還是多層為主的老舊小區，其風環境現狀都不盡如人意。深入分析小區規劃模式可以發現，以多層為主的小區多為從20世紀80年代、90年代到21世紀初開發建設，當時的建設大多停留在滿足“居者有其屋”的階段，即在有限的居住區用地范圍內，最大限度地建設住宅，而對于小區外部公共空間的規劃和設計的意識還較為薄弱，基本不考慮人在戶外活動交往的空間環境需求。因此該類小區在規劃中在滿足規范的前提下往往成排密集地布置住宅，僅考慮房前屋后的道路和綠地能夠滿足基本通行需求，偶爾設置少量的集中綠地與廣場（如圖2、圖5），基本沒有開敞的大型公共綠地、廣場以及運動場地。雖然整體建筑高度不高，大部分以6層及以下為主，但是過密的建筑排列方式導致外部的自然風無法進入居住區內部，也導致了居住區內部風環境狀況不盡如人意的現狀。反觀目前新興的高層住宅居住區，此類居住區在整體規劃上除了考慮滿足基本居住需求，更多地融入了對于居住區整體外部公共空間環境的規劃設計和考量，環境優美，綠化率高。一個小區內基本都會集中或分散設置多個面積不等的公共綠地、廣場、公共運動場地等，這種改變正是針對原有多層居住小區的不足而出現。但是伴隨而來的問題是，開發商在住宅用地減少的情況下，往往只得通過不斷提高建筑單體層數，來獲得房地產項目利益的最大化，過高的建筑高度同樣阻礙了外部的風進入居住區內部，因此雖然有環境優美同時面積較大的居住區公共空間，內部的風環境現狀卻不甚良好。

4結論

根據以上現狀評估結果，排除3個居住區模式選擇的特殊性，可以看出單純的具有大量公共空間的高密度住區以及缺少公共空間的中密度住區都不能獲得良好的風環境，城中村居住模式雖然看似風環境相對較好，但是綜合城中村惡劣的衛生條件、臟亂差的環境狀況以及不穩定的居住人口，給城市帶來的諸多負面影響，因此并不應提倡保留。在此基礎上，今后的研究可在幾個方面嘗試進一步開展：隨著自然資源的銳減以及人口的增長，居住區高密度化的趨勢不可避免，但仍應避免建設過于單一的高層或多層住區，與城中村類似的低密度的居住組合形態仍可作為在高密度或中密度住區中的一種組合模式嘗試加以運用，用以改善局部風環境；其次，對于現有的城中村這類居住區的改造，可考慮以改善基礎設施為著眼點，適當保留其局部風環境較好的居住組合形態。

作者：邱齡儀袁超單位：南通大學建筑工程學院香港中文大學建筑學院